高考物理总复习：第九章磁场第1课时磁场及磁场对电流的作用.pdf

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1、第九章磁场第 1 课时磁场及磁场对电流的作用1.(2018 江苏扬州测试)下列关于磁场、磁感应强度、磁通量说法正确的是(A)A.小磁针 N极在某点所受的磁场力方向跟该点的磁感线方向一致B.磁感线在空中能相交,并且是客观存在的一系列曲线C.磁感线较密处,磁感应强度较小;磁感线较疏处,磁感应强度较大D.磁通量的单位是特斯拉解析:由磁场方向的规定可知,磁针北极在某点所受的磁场力方向跟该点的磁感线方向一致,选项 A 正确;磁体外部磁感线从磁体北极出来回到南极,任何两条磁感线都不能相交,而且磁感线不是客观存在的,选项 B 错误;磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强,越疏的地方,磁场越弱,

2、选项 C 错误;磁通量的单位是韦伯,符号为 Wb,选项 D错误.2.(2018 上海普陀区调研)如图,导线框垂直匀强磁场放置,已知电源电动势 E=6 V、内阻 r=1,定值电阻 R=5,其余电阻不计.磁感应强度 B=1.5 T,AB 与 CD相距 d=20 cm,金属棒 MN 与 CD间的夹角=30,则棒 MN所受的安培力大小为(A)A.0.6 N B.0.3 N C.0.26 N D.0.15 N 解析:通过 导体棒的电流 为 I=A=1 A,受到安 培力 为F=BI=1.5 1 N=0.6 N,选项 A正确,B,C,D 错误.3.(2017 广西桂林段考)(多选)将一小段通电直导线垂直磁场

3、方向放入一匀强磁场中,能正确反映各量间关系的是(BC)解析:F 与 IL 成正比,IL 增大,F 也会增大,选项 A错误,C 正确;B 由磁场本身决定,不受 F和 IL 的影响,选项 B正确,D 错误.4.如图所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置着一根长直导线,电流方向垂直纸面向外,a,b,c,d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中(B)A.a,b 两点磁感应强度相同B.b 点磁感应强度最大C.a 点磁感应强度最大D.c,d 两点磁感应强度相同解析:根据安培定则,直线电流产生磁场的磁感应强度如图,根据平行四边形定则,c 点与 d点合磁感应强度大小相等,方向不同;a 点磁感应强度绝对

4、值最小;b 点磁感应强度等于两个磁感应强度的代数和,最大,选项 B正确.5.(2018 江苏泰州质检)在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中,要使导体摆动的幅度增大,以下操作中不可行的是(C)A.增加磁铁的数量B.增大导体棒中的电流C.改变导体棒中的电流方向D.将磁铁更换成磁性较强的解析:增大安培力即可使导体摆动的幅度增大,根据安培力的公式F=ILB可知,增加磁铁的数量,在磁场中有效长度增加,安培力增加;增大导体棒中的电流,安培力增大;改变导体棒中的电流方向,只会改变安培力的方向,不会改变安培力的大小;将磁铁更换成磁性较强的,磁感应强度增强,安培力增大,故选 C.6.(2017 山东菏

5、泽期末)如图所示,五根平行的长直导体棒分别过竖直平面内的正方形的四个顶点和中心,并和该正方形平面垂直,各导体棒中均通有大小相等的电流,方向如图所示,则中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是(B)A.水平向右B.水平向左C.竖直向下D.竖直向上解析:根据题意,由右手螺旋定则对角导线电流产生磁场正好相互叠加,如图所示,由矢量的合成法则,则得磁场方向竖直向下,根据左手定则可知,中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是水平向左,选项 B正确.7.(2017 甘肃嘉峪关期末)两条导线互相垂直,但相隔一小段距离,其中 AB固定,电流方向由 B到 A,CD可自由运动,电流方向由 C

6、到 D.当通以图所示方向电流后,CD导线将(D)A.顺时针方向转动,同时靠近 AB B.逆时针方向转动,同时离开 AB C.顺时针方向转动,同时离开 AB D.逆时针方向转动,同时靠近 AB 解析:根据右手螺旋定则可知,电流 AB产生的磁场在右边垂直纸面向里,在左边垂直纸面向外,在 CD左右两边各取一小段电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向下,右边的电流元所受安培力方向向上,CD导线逆时针方向转动,当 CD导线转过 90后,两电流为同向电流,相互吸引,所以导线CD逆时针方向转动,同时靠近导线 AB,选项 D正确,A,B,C 错误.8.导学号 58826185(2018 山西怀仁

7、模拟)长为 L 的通电直导体棒放在倾角为的光滑斜面上,并处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,如图所示,当 B方向竖直向上,电流为 I1时导体棒处于平衡状态;若 B方向改为垂直斜面向上,则电流为I2时导体棒处于平衡状态,电流比值I1I2应为(B)A.cos B.C.sin D.解析:若磁场方向竖直向上,则安培力水平方向,受力如图.由平衡条件可得 mgtan=I1LB;若磁场方向垂直于斜面向上,则安培力沿斜面向上.由平衡条件可得mgsin=I2LB,则 I1I2=1cos,选项 B 正确.9.导学号 58826186 如图所示,铜棒 ab长l0=0.1 m,质量为 m=0.06 kg,两端与长为l=

8、1 m 的轻铜线相连,静止于竖直平面内,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T,现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒发生摆动,已知最大偏转角为 37,则在向上摆动过程中(不计空气阻力,g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)则(D)A.铜棒的机械能守恒B.铜棒的机械能先增大后减小C.铜棒中通电电流大小为9 A D.铜棒中通电电流大小为4 A 解析:铜棒在上升过程中,安培力做正功,机械能一直增大,选项 A,B错误;由动能定理知W安-W重=0,即 BIl0lsin 37=mgl(1-cos 37),代入数值得 I=4 A,选项 C错误,D 正确.

9、10.老师在课堂上做了一个演示实验:装置如图所示,在容器的中心放一个圆柱形电极 B,沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A,把 A和 B分别与电源的两极相连,然后在容器内放入液体,将该容器放在磁场中,液体就会旋转起来.某同学回去后重复老师的实验步骤,但液体并没有旋转起来.造成这种现象的原因可能是,该同学在实验过程中(C)A.将磁铁的磁极接反了B.将直流电源的正负极接反了C.使用的电源为 50 Hz 的交流电源D.使用的液体为饱和食盐溶液解析:容器中磁场方向向下,在电场作用下,液体中的正、负离子分别向电极附近运动,同时由于磁场的作用,根据左手定则知正、负离子做圆周运动,故液体旋转起来的原因是液体在磁场

10、力作用下运动,选项A,B,D 都不影响液体旋转,选项 C使用 50 Hz 的交流电源,电极电性发生周期性变化,且时间仅为0.02 s,故液体中正、负离子的运动幅度较小,液体无法形成旋转的趋势,故选项 C正确.11.导学号 58826187(2017 吉林实验中学五模)如图所示,在倾角为的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为 m的直导体棒,导体棒中的电流I垂直纸面向里,欲使导体棒静止在斜面上,可施加一个平行于纸面的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度为B.当匀强磁场的方向由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中,下列关于 B 的大小变化的说法中,正确的是(C)A.逐渐增大B逐渐减小C.先减小后增大

11、 D 先增大后减小解析:对导体棒受力分析,受重力 G、支持力 N和安培力 FA,三力平衡,合力为零,将支持力 N和安培力 FA合成,合力与重力相平衡,如图所示.从图中可以看出,安培力 FA先变小后变大,由于 FA=ILB,其中电流 I 和导体棒的长度 L 均不变,故磁感应强度先变小后变大,故选项 C正确.12.(2017 河北邯郸期中)(多选)如图所示,质量为 m、长为 L 的导体棒电阻为R,初始时静止于光滑的水平轨道上,电源电动势为E,内阻不计;匀强磁场的磁感应强度为B,其方向与轨道平面成角斜向上方,开关闭合后导体棒开始运动,则(BD)A.导体棒向左运动B.开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力

12、为C.开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为D.开关闭合瞬间导体棒MN 的加速度为解析:开关闭合,由左手定则可知,拇指指向为垂直磁感线向右,从而导致导体棒向右运动,选项 A 错误;当开关闭合后,根据安培力公式F=ILB,与 I=可得 F=,选项 B 正确,C 错误;当开关闭合后,安培力的方向与导轨成90-的夹角,由牛顿第二定律与安培力的大小可知,加速度 a=,选项 D正确.13.据报道,最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示.炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁接触良好,开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出

13、.设两导轨之间的距离d=0.10 m,导轨长 L=5.0 m,炮弹质量 m=0.30 kg.导轨上的电流 I 的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0 T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0103 m/s,求通过导轨的电流I的大小.忽略摩擦力与重力的影响.解析:在导轨通有电流I 时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F=IdB 根据动能定理有 FL=mv2联立解得 I=代入题给数据得 I=6.0 105 A.答案:6.0 105 A 14.导学号 58826188(2017 北京海淀区期末)如图所示,两根倾斜直金属导轨 MN,PQ

14、 平行放置,它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角=37,两轨道之间的距离L=0.50 m.一根质量 m=0.20 kg 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直,且接触良好,整套装置处于与 ab 棒垂直的匀强磁场中.在导轨的上端接有电动势E=36 V、内阻 r=1.6 的直流电源和电阻箱R.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计,sin 37=0.60,cos 37=0.80,重力加速度 g=10 m/s2.(1)若金属杆 ab 和导轨之间的摩擦可忽略不计,当电阻箱接入电路中的电阻 R1=2.0 时,金属杆 ab 静止在轨道上.如果磁场方向竖直向下,求满足条件的磁感应强度的大小;如果磁场的

15、方向可以随意调整,求满足条件的磁感应强度的最小值及方向;(2)如果金属杆 ab 和导轨之间的摩擦不可忽略,整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B=0.40 T 的匀强磁场中,当电阻箱接入电路中的电阻值 R2=3.4 时,金属杆 ab仍保持静止,求此时金属杆 ab 受到的摩擦力 f 大小及方向.解析:(1)设通过金属杆ab的电流为 I1,根据闭合电路欧姆定律可知I1=设磁感应强度为B1,由安培定则可知金属杆ab 受安培力沿水平方向,金属杆 ab 受力如图(1).对金属杆 ab,根据共点力平衡条件有I1LB1=mgtan 解得 B1=0.30 T 根据共点力平衡条件可知,最小的安培力方向应沿导轨平面向上,金属杆 ab 受力如图(2)所示.设磁感应强度的最小值为B2,对金属杆 ab,根据共点力平衡条件有I1LB2=mgsin,解得 B2=0.24 T 根据左手定则可判断出,此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下.(2)设通过金属杆 ab 的电流为 I2,根据闭合电路欧姆定律可知I2=假设金属杆 ab 受到的摩擦力方向沿轨道平面向下,根据共点力平衡条件有I2LB=mgsin+f 解得 f=0.24 N 结果为正,说明假设成立,摩擦力方向沿轨道平面向下.答案:(1)0.30 T 0.24 T 垂直于轨道平面斜向下(2)0.24 N 沿轨道平面向下